至少自从地球上所有生命的最后一个祖先出现在大约35亿年前以来，遗传信息就以四个字母的字母存储，并以两个碱基对的形式分发和读取。 这些是四个氮-碳-氢碱基：腺嘌呤（A），胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。 由于其化学组成，它们以严格的顺序与碱基对结合，不允许有选择：仅AT和C-G。 在这样的四元系统中，地球上的所有生命都被编码了。
合成生物学作为一门科学的主要目标是在现有生物中创造新的生命形式和新的功能。 实现此目标的合理方法是开发具有扩展碱基对的半合成生物。 除了野生生物的四个碱基外，它们还可以包含一对合成碱基，形成第三对人工碱基对：XY。
此前创造这种半合成生物的尝试
在2016年达到了高潮 。 然后，遗传学家设法开发出一株
大肠杆菌 ，该菌株从环境中提取了必要的合成三磷酸，并用它们来复制具有合成碱基的质粒。 这是复制半合成DNA的第一种情况，但这种半合成生物仍不完全完整。 仅存储和传输合成碱基对是不够的。 为了发挥作用，它必须具有完整的功能，即能够最终通过RNA表达蛋白质。 这些将是蛋白质，在第四纪系统中无法创造自然生命形式。
现在，斯克里普斯研究所的生物学家走得更远。 他们
创建了一个完整的半合成细菌 （如上图所示），该
细菌将人工碱基对转录为带有两个合成密码子的mRNA和带有相关合成反密码子的tRNA-并有效地在核糖体中对其进行解码，以将天然或非规范性氨基酸整合到荧光蛋白“超级文件夹GFP”中（ sfGFP）。
在这种情况下，sfGFP仅用于演示；它是遗传研究中使用的传统标记。 从理论上讲，细菌可以编码其他氨基酸。
科学工作的主要作者斯克里普斯研究所的弗洛伊德·罗姆斯伯格教授评论说：“这是我们在自然工作机制上可以做出的最小改变，但这是第一次。”
合成碱基对和天然碱基对的化学结构显示在插图（a）的顶部。 以下是用于表达半合成序列的基因盒的示意图。 在图c和d中，分别表示sfGFP和半合成tRNA的细胞的荧光和生长。 最后，左下图是从这些细胞的最后一代获得的裂解物的蛋白质印迹，显示在曲线图c和d的最右端，右边显示了半合成细胞中氨基酸S，I / L和N的相对丰度根据科学家的说法，获得的结果表明除氢键作用外的其他过程也可以参与存储和提取遗传信息的每个步骤。 事实证明，碱基对中不存在氢键并不会真正打扰细胞：半合成DNA的繁殖仍然非常成功。
换句话说，从化学的角度来看，生活在我们周围的生活很可能不是唯一的一种。 碰巧的是，地球上的所有生命都是由这样一个单一的样本精确地形成的，但它并不是唯一的。
因此，所得的半合成生物同时能够编码附加的遗传信息并提取其以供使用。 Romsberg说：“我不会将其称为一种新的生活方式，但它是任何人都曾经尝试过的最接近的一种新的生活方式。 第一次，细胞使用G，C，A或T以外的物质来广播蛋白质。”
DNA的四个天然碱基只能编码20个氨基酸，因此地球上所有生命形式都仅限于这些蛋白质。 使用第三对碱基-合成-身体能够编码多达152个新氨基酸。
研究人员认为，这种生物应被视为创造新生命形式和功能的平台。 从理论上讲，十六进制系统中存在的新生命形式可以为医学和药理学开辟全新的可能性，有助于创造新药。
美国Synthorx，Inc.公司专门研究使用合成碱基对X和Y寻找新药
科学家们注意到，他们创造的半合成生命形式（与之相似）将无法在实验室的墙壁之外生活，因为溶液中X和Y碱的繁殖必须存在适当的化学物质。
该科学文章于2017年11月30日
发表在《
自然 》杂志
上 （doi：10.1038 / nature24659，
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